永磁同步电机直接转矩控制系统转矩失控问题研究

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1、永磁同步电机直接转矩控制系统转矩失控问题研究StudyontheTorqueLosingControlProbleminPermanentMagnetSynchronousMotorDirectTorqueControlSystem学科专业：控制科学与工程作者姓名：陈峰指导教师：夏超英教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同

2、志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要永磁同步电机在工业生产和生活中有着非常广泛的应用，就其控制而言，目前主流的高性能控制算法有矢量控制和直接转矩控制。现有文

3、献对于直接转矩控制的研究主要集中在抑制转矩脉动和定子磁链观测这两个方面。然而随着研究的不断深入，直接转矩控制中的一类特殊问题逐渐暴露出来，这就是失控问题。在永磁同步电机直接转矩控制系统中，某个电压矢量对电磁转矩的影响会随着负载的大小和转速的不同而变化。在重载或转速较高时，电磁转矩会失去控制。本文对这一问题进行了详细的研究，通过理论推导，并借助相关导数曲线对转矩失控的原因进行了分析。进一步的研究表明，电压矢量作用下负载角的变化与负载无关。利用这一特性，将直接转矩控制系统中电磁转矩滞环代以负载角滞环，设计了基于负载角反馈的直接负载角控制算法。改进后的算法的控制性能与负载条件无关，

4、适用于负载变化大且变化频繁的永磁同步电机驱动系统。同时，该算法保留了直接转矩控制原有的优势，结构简单，易于实现。对于这种新的控制算法的实际应用限制和优缺点进行了详细的说明。对比仿真结果验证了本文相关理论分析的正确性。证明了使用改进后的算法可以显著地提高系统带负载能力和转速范围，对于进一步提升直接转矩控制系统的性能有重要的参考价值。关键词：永磁同步电机，直接转矩控制，失控，负载角反馈IABSTRACTPermanentmagnetsynchronousmotorsarewidelyusedindustryproductionandhumanlives.Asforthehighp

5、erformancecontrolmethodsforpermanentmagnetsynchronousmotors,themostwidelyusedonesarevectorcontrolanddirecttorquecontrol.Thepresentedresearchesrelatedtodirecttorquecontrolaremainlyfocusedontwoaspects:theminimizationoftorqueripplesandstatorfluxobservation.However,asresearchesmoveforward,anewk

6、indofspecialproblemindirecttorquecontrolhasbeenrevealedgradually,calledthelosingcontrolproblem.Indirecttorquecontrolledpermanentmagnetsynchronousmotordrives,whentherotorspeedortheloadtorquechanges,theeffectofacertainvoltagevectoronthetorquewillalsochange.Inheavyloadorhighspeedoperation,thet

7、orquemaylosecontrol.Thispaperpresentsanintensiveinvestigationonthisissue.Withthehelpofrelevantderivativecurves,theprimarycauseforthelosingcontrolproblemisanalyzed.Furtherstudyrevealsthattheeffectofacertainvoltagevectorontheloadangleisirrelevantwiththeloa